C++ KMP算法详解及面试应用

"C++/C程序员面试各种算法，包括KMP字符串匹配算法，适用于笔试面试复习" 在C++/C的编程面试中，算法是衡量一个程序员能力的重要标准之一。KMP（Knuth-Morris-Pratt）算法是一种高效的字符串匹配算法，常用于解决在文本（source string）中查找是否存在特定模式（pattern string）的问题。KMP算法的主要优点在于避免了不必要的回溯，从而提高了匹配效率。 KMP算法的核心在于构造一个模式串的nextval数组，也称为部分匹配表。这个表记录了模式串中每个字符之前最长的公共前后缀长度。例如，对于模式串"abce"，nextval数组为{ -1, 0, 0, 1 }，表示当匹配到"b"时，如果出现不匹配，可以跳过"b"直接比较下一个字符，因为"b"和它前面的"a"没有公共前后缀；而"ab"和"bc"也没有公共前后缀，所以nextval["c"] = nextval["b"] = 0；而"abce"和"bce"有公共前后缀"bce"，所以nextval["e"] = 1。 以下是对提供的代码进行的详细解释： 1. `get_nextval`函数计算模式串的nextval数组： - 首先初始化nextval数组，`nextval[0]`设为-1，表示在模式串开头没有前一个字符。 - 然后通过两个指针i和j遍历模式串，比较字符并更新nextval数组。如果当前字符与前一个字符相同，j向前移动，否则将j设置为nextval[j]，相当于回溯到j位置的前一个匹配起点。 2. `kmp_search`函数实现了KMP算法的字符串匹配： - 输入包括源串、模式串、nextval数组以及源串的起始位置。首先检查输入是否有效，然后获取源串和模式串的长度。 - 使用两个指针i和j分别遍历源串和模式串，当源串的字符与模式串的字符匹配时，两个指针都向前移动。如果不匹配，根据nextval[j]更新j的值，继续匹配。 - 当j达到模式串的长度时，表示匹配成功，返回源串中模式串结束的位置。 - 如果遍历结束后仍未找到匹配，返回-1表示匹配失败。 3. `main`函数是测试KMP算法的示例，定义了源串`src`和模式串`prn`，调用`kmp_search`进行匹配，并打印结果。 学习和掌握KMP算法对于C++/C程序员来说非常重要，因为它在实际问题中有着广泛的应用，比如文本搜索、文件查找、数据压缩等领域。了解和熟悉这种高级算法能够提高解决复杂问题的能力，同时也能在面试中展现出扎实的编程基础和逻辑思维能力。